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Silicium-Photovoltaik

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
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Profil

Rund 90 % der hergestellten Solarzellen basieren auf kristallinem Silicium. Wirkungsgrad, Preis-/Leistungsverhältnis, Langzeitstabilität und Kostenreduktionspotenziale sprechen dafür, dass dieser Leistungsträger der terrestrischen Photovoltaik auch künftig marktbeherrschend sein wird. Das Fraunhofer ISE bildet die gesamte Wertschöpfungskette der kristallinen Silicium-Photovoltaik ab, vom Material bis zur Qualitätssicherung für Module und Kraftwerke. Die FuE-Angebote zielen darauf ab, gemeinsam mit der Industrie neue innovative Produkte zur Marktreife zu führen. Ziel ist, die Herstellungskosten zu senken und die Wettbewerbsfähigkeit der PV-Industrie in Deutschland und Europa zu stärken.

Die Silicium-Material-Plattform des Fraunhofer ISE forscht zu allen Prozessschritten von der Kristallisation mono- und multikristalliner Ingots bis zum Blocksägen, Polieren und Wafern. 2015 entstand die Ausgründung NexWafe GmbH, die den am Institut entwickelten Herstellungsprozess für epitaktisch gewachsene Wafer (»kerfless wafer« Technologie) als bahnbrechende drop-in Technologie in die Produktion transferiert.

2015 hat das Fraunhofer ISE einen neuen Weltrekord für beidseitig kontaktierte Si-Solarzellen mit der TOPCon-Technologie aufgestellt (η = 25.1%). Diese Technologie basiert auf einem dünnen Tunneloxid und einer darauf abgeschiedenen hochdotierten Si-Schicht. Die so ermöglichten selektiven Kontakte lassen nur einen Ladungsträgertyp passieren. Die TOPCon-Technologie hat großes Potenzial, das Institut arbeitet derzeit an der industriellen Umsetzung für diesen Zelltypus.

Im Photovoltaik-Technologie Evaluationscenter PV-TEC werden neue Prozesse und Anlagen erprobt. Dazu zählen aktuell neuartige Prototypen zur Extrusion von Metallisierungspasten bei der Herstellung sehr leitfähiger, schmaler und hoher Kontakte sowie zur Nutzung von Folien und lokaler Laserlegierung für die Metallisierung von rückseitenpassivierten Solarzellen.

Ein noch junges Forschungsfeld sind siliciumbasierte Tandemsolarzellen, mit denen das praktische Wirkungsgradpotenzial der reinen Siliciumsolarzelle deutlich übertroffen werden kann. Hierfür hat das Fraunhofer ISE aufgrund seiner Expertise im Bereich der III-V-, Perowskit- und Siliciumsolarzellentechnologie ideale Voraussetzungen.

Auch bei der Modultechnologie stehen optimale Wirkungsgrade, reduzierte Kosten und höchste Zuverlässigkeit im Fokus.

Auszug aus dem aktuellen Jahresbericht:

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Prof. Stefan Glunz
Silicium-Photovoltaik
Fraunhofer ISE
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Dr. Ralf Preu
Silicium-Photovoltaik
Fraunhofer ISE